《材料分析测试技术》课程PPT教学课件（讲稿）第六章 电子衍射

第章电子研

第六章 电 子 衍 射

电子 电子衍射已成为当仝研究物质微观结构的重要手段, 是电子显微学的重要分支。 电子衍射可在电子衍射仪或电子显微镜中进行。电 子行射分为低能电子行射和高能电子衍射,前者电 子加速电压较低(10~500V),电子能量低。电子 的波动性就是莉用低能电子行射得到证实的。百前, 低能电子衍射广泛用于表面结构分。高能电子衍 射 的加速电压≥100kv,电子显微镜中的电子衍射就是 高能电子衍射 普通电子显微镜的“宽束”衍射(束斑直径≈1m) 只能得到较大体积内的统计平均信息,而微束衍射 可研究分析材料中亚纳米尺度颗料、单个位错、层 错、畴界面和无序结构,可测定点群和空间群

电子衍射 • 电子衍射已成为当今研究物质微观结构的重要手段， 是电子显微学的重要分支。 • 电子衍射可在电子衍射仪或电子显微镜中进行。电 子衍射分为低能电子衍射和高能电子衍射，前者电 子加速电压较低（10～500V），电子能量低。电子 的波动性就是利用低能电子衍射得到证实的。目前， 低能电子衍射广泛用于表面结构分。高能电子衍射 的加速电压≥100kV，电子显微镜中的电子衍射就是 高能电子衍射 • 普通电子显微镜的“宽束”衍射（束斑直径≈1μm） 只能得到较大体积内的统计平均信息，而微束衍射 可研究分析材料中亚纳米尺度颗料、单个位错、层 错、畴界面和无序结构，可测定点群和空间群

电子 电子衍射的优点是可以原位同时得到微观形貌和 结构信息,并能进行对照分析。电子显微镜物镜 背焦面上的衍射像常称为电子衍射花样。电子衍 射作为一种独特的结构分析方法,在材料科学中 得到广泛应用,主要有以下三个方面: (1)物相分析和结构分析; (2)确定晶体位向; (3)确定晶体缺陷的结构及其晶体学特征

电子衍射 • 电子衍射的优点是可以原位同时得到微观形貌和 结构信息，并能进行对照分析。电子显微镜物镜 背焦面上的衍射像常称为电子衍射花样。电子衍 射作为一种独特的结构分析方法，在材料科学中 得到广泛应用，主要有以下三个方面： • （1）物相分析和结构分析； • （2）确定晶体位向； • （3）确定晶体缺陷的结构及其晶体学特征

电子衍射和X射线衍射共同画 电子衍射的原理和X射线衍射相似,是以满 足(或基本满足)布拉格方程作为产生衍 射的必要条件。 两种衍射技术得到的衍射花样在几何特征 上也大致相似:多晶体的电子衍射花样是 系列不同半径的同心圆环,单晶衍射花 样由排列得十分整齐的许多斑点所组成, 而非晶体物质的衍射花样只有一个漫散的 中心斑点

电子衍射和X射线衍射共同点 • 电子衍射的原理和X射线衍射相似，是以满 足（或基本满足）布拉格方程作为产生衍 射的必要条件。 • 两种衍射技术得到的衍射花样在几何特征 上也大致相似：多晶体的电子衍射花样是 一系列不同半径的同心圆环，单晶衍射花 样由排列得十分整齐的许多斑点所组成， 而非晶体物质的衍射花样只有一个漫散的 中心斑点

衍射花样 NiFe多晶纳米薄膜的电子衍射

衍射花样 • NiFe多晶纳米薄膜的电子衍射

La3Cu2V09晶体的电子衍射 图 001 [001 [10

La3Cu2VO9晶体的电子衍射 图 •

非晶态材料电子衍射图的特 征

非晶态材料电子衍射图的特 征

电子衍射X射线衍射 不同之处 由于电子波与X射线相比有其本身的 因此电 子衍射和X射线衍射相比较时,具有 同之处: 首先,电子波的波长比冰射线短得多,在同样满足 布拉格条件时,它的行射角θ很小,约为102rad 而X射线产生衍射时,其衍射角最大可接近。 其次 在进行电子衍射操作时采用薄晶样品,薄 样 杆状, 结 果使略为偏离布格条 衍射

电子衍射和X射线衍射 不同之处 • 由于电子波与X射线相比有其本身的特性，因此电 子衍射和X射线衍射相比较时，具有下列不同之处： • 首先，电子波的波长比X射线短得多，在同样满足 布拉格条件时，它的衍射角θ很小，约为10-2rad。 而X射线产生衍射时，其衍射角最大可接近。 • 其次，在进行电子衍射操作时采用薄晶样品，薄 样品的倒易阵点会沿着样品厚度方向延伸成杆状， 因此，增加了倒易阵点和爱瓦尔德球相交截的机 会，结果使略为偏离布格条件的电子束也能发生 衍射

电子衍射射线衍射 不同之处 第三,因为电子波的波长短,采用爱瓦德球图解 时,反射球的半径很大,在衍射角θ较小的范围 内反射球的球面可以近似地看成是一个平面,从 而也可以认为电子衍射产生的衍射斑点大致分布 在一个二维倒易截面内。这个结果使晶体产生的 行射花样能比较直观地反映晶体内各晶面的位向, 给分析带来不少方便。 最后,原子对电子的散射能力远高于它对X射线的 散射能力(约高出四个数量级),故电子衍射束 的强度较大,摄取衍射花样时曝光时间仅需数秒 钟

电子衍射和X射线衍射 不同之处 • 第三，因为电子波的波长短，采用爱瓦德球图解 时，反射球的半径很大，在衍射角θ较小的范围 内反射球的球面可以近似地看成是一个平面，从 而也可以认为电子衍射产生的衍射斑点大致分布 在一个二维倒易截面内。这个结果使晶体产生的 衍射花样能比较直观地反映晶体内各晶面的位向， 给分析带来不少方便。 • 最后，原子对电子的散射能力远高于它对X射线的 散射能力（约高出四个数量级），故电子衍射束 的强度较大，摄取衍射花样时曝光时间仅需数秒 钟

布拉格方程 ·将衍射方程用作图法表示如下 hkl K (hk)0

布拉格方程 • 将衍射方程用作图法表示如下